本文關鍵詞：海霧與陸霧數(shù)值模擬中氣溶膠作用的對比研究

  更多相關文章： 海/陸霧 WRF-Chem模式 數(shù)值模擬 直接輻射效應 云滴數(shù)濃度 Twomey效應 Albrecht效應

【摘要】：霧在數(shù)值模擬中通常被處理成為發(fā)生在大氣邊界層的“云”微物理過程,研究表明氣溶膠粒子是影響霧發(fā)生與發(fā)展的關鍵因素之一。本文試圖利用WRF-Chem (Weather Research and Forecasting Model Coupled with Chemistry)模式,開展氣溶膠對海／陸霧作用的對比研究,以便加深對它們的認識并且提高霧的模擬能力。本文選取2006年3月的1次大范圍黃海海霧事件與2009年11月的1次中國北部陸霧過程作為研究對象。首先利用MTSAT (Multi-functional Transport Satellite)衛(wèi)星反演資料獲取了霧的觀測事實,并且基于美國環(huán)境預報中心NECP (National Centers for Environmental Prediction)提供的FNL (Final Operational Global Analysis)再分析數(shù)據(jù)和韓國天氣圖對海／陸霧發(fā)生時的天氣形勢與層結特征作了分析。然后利用循環(huán)3DVAR工具同化常規(guī)與非常規(guī)觀測數(shù)據(jù)得到提供高質量的初始場,并且選用相應的氣溶膠直接輻射方案和間接成核方案,設計并實施了一系列數(shù)值模擬對比試驗,詳細分析了氣溶膠效應對海／陸霧的影響和作用機制。數(shù)值試驗的分析結果表明：1)氣溶膠的直接輻射效應通過增加夜間長波輻射降溫率實現(xiàn)對海／陸霧濃度和霧頂高度的影響,如海霧的平均霧頂高度增加了10.7 m,然而該效應不足以導致霧區(qū)的明顯變化,兩次過程霧區(qū)各項評分(POD、FAR、Bias和ETS)的改進率都不足6%。2)氣溶膠粒子通過改變云滴數(shù)濃度體現(xiàn)Twomey效應和Albrecht效應,針對云滴數(shù)濃度的敏感性試驗表明,適合本次海／陸霧發(fā)展的云滴數(shù)濃度量級為108-109kg-1,云滴數(shù)濃度的增加促使海霧霧區(qū)的平均濃度由0.6 g·kg-1變?yōu)?.8 g·kg-1。3) Twomey效應阻擋了到達地面的太陽短波輻射(輻射通量平均減少39.4%),導致陸霧內部溫度層結更加接近觀測,湍流強度減弱了29.5%,從而適合陸霧在日出后的維持和發(fā)展。對于海霧來說,雖然到達海面的輻射通量減弱了17.4%,但海水的高比熱容導致的海溫緩慢變化使霧區(qū)內湍流強度僅僅降低3.9%,所以海霧霧區(qū)的變化很小,霧區(qū)各項評分的最大改進率僅有6.8%。4) Albrecht效應能夠抑制霧區(qū)內的降水,延長云的生命周期并且增大云體反照率,這會促使海／陸霧的霧區(qū)發(fā)生一定程度的改變,如陸霧霧區(qū)的ETS評分提高了9.9%,但程度遠小于Twomey效應ETS評分的改進率(65.3%)；海霧霧區(qū)對Albrecht效應的響應非常弱(ETS評分降低了0.5%)。
【關鍵詞】：海/陸霧 WRF-Chem模式 數(shù)值模擬 直接輻射效應 云滴數(shù)濃度 Twomey效應 Albrecht效應
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P732
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 引言13-19
• 1.1 陸霧與海霧13-14
• 1.2 氣溶膠的作用回顧14-16
• 1.2.1 直接輻射效應14-16
• 1.2.2 間接成核效應16
• 1.3 霧的數(shù)值模擬中氣溶膠的影響16-18
• 1.4 內容與安排18-19
• 第2章 數(shù)值試驗19-26
• 2.1 研究個例19-21
• 2.1.1 霧觀測事實的獲取19
• 2.1.2 海/陸霧演變特征19-20
• 2.1.3 天氣形勢與層結特征分析20-21
• 2.2 數(shù)值模式21-22
• 2.3 模式參數(shù)22-24
• 2.4 試驗設計24
• 2.5 小結24-26
• 第3章 模擬霧區(qū)結果與分析26-30
• 3.1 霧區(qū)檢驗方法26
• 3.2 定性分析26-27
• 3.3 定量分析27-28
• 3.4 小結28-30
• 第4章 直接輻射效應分析30-34
• 4.1 排放源數(shù)據(jù)30
• 4.2 氣溶膠直接輻射效應方案30-31
• 4.3 直接輻射效應作用機制31-32
• 4.3.1 對溫度的影響31-32
• 4.3.2 對湍流的影響32
• 4.3.3 對霧濃度和濕度的影響32
• 4.4 小結32-34
• 第5章 間接成核效應分析34-41
• 5.1 間接成核效應的作用介質34-36
• 5.1.1 對海霧濃度的影響34
• 5.1.2 云滴數(shù)濃度34-36
• 5.2 Twomey效應36-39
• 5.2.1 對太陽輻射的影響36-37
• 5.2.2 對霧區(qū)內溫度的影響37-38
• 5.2.3 對霧湍流特征的影響38-39
• 5.3 Albrecht效應39-40
• 5.4 小結40-41
• 第6章 結論與展望41-43
• 6.1 結論41-42
• 6.2 展望42-43
• 參考文獻43-50
• 附圖50-77
• 致謝77-78
• 個人簡歷78
• 軟件著作權78

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